提高输煤程控系统运行可靠性的探讨（共3篇）
提高输煤程控系统运行可靠性的探讨 篇1
提高输煤程控系统运行可靠性的探讨
陈银万
(厦门华夏国际电有限责任公司, 厦门 361026)
摘要: 本文根据现场工作实际经验，系统分析了大型火力发电厂输煤程控系统及其现场
设备存在主要问题，并探讨提高其运行可靠性的办法。
关键词： 输煤程控、PLC、上位机、传感器、干扰
1、概述
火电厂输煤系统，设备分布广，皮带沿线设备多、种类多，由于现场粉尘大，潮气大，干扰源多，特备是输煤现场处在恶劣的环境下，设备故障率高，对正常加仓、卸煤造成严重影响，本文将根据嵩屿电厂输煤程控系统存在的主要故障进行分类分析，讨论提高其可靠性有效途径。
2、设备状况
嵩屿电厂装机容量为4×300MW，输煤系统主要由码头两台1400t/h的小车牵引抓斗式卸船机、22条输煤皮带、两台圆形堆取料机、筛碎设备、除三块、除铁器、除尘器、三通挡板、犁煤器等组成。根据电厂机组建设时间分两期建设，其中卸船机及部分输送皮带为95年投用，输煤程控系统在二期建设时部分进行改造升级，主要更换PLC主机由Modicon984升级为Quantun 140 CPU 434 12 PLC主机，上位机由C++语言编程图形界面升级为IFX3.5系统监控软件，编程软件由Modsoft升级为Concept2.6，保留原来4个远程800系列I/O站，新建4个I/O站系统，旧I/O站采用冗余同轴电缆进行通信，新I/O站通过光端机采用光纤通信，形成整个输煤电气系统的核心控制部分。
3、设备存在问题及其原因
3.1 PLC系统故障。在输煤程控系统中，PLC本身在设计上已具备一定的抗干扰能力，有着较高的可靠性。但各远程站一般安装在输煤现场，存在粉尘大、温度高、潮气大，工作条件恶劣，如果现场环境无法达到其工况要求，容易造成模块损坏。
3.2 通信故障。PLC主机站与远程站距离较远，嵩屿电厂输煤程控系统最远I/O站与主机站有1000米以上，通信电缆沿电缆桥架及电缆沟铺设，存在强电干扰，清理电缆沟、电缆桥架时容易造成通信电缆拉伤。
3.3 反馈信号回路故障。信号线很容易受空间电磁辐射感应的干扰，这会引起I/O信号工作异常和测量精度大大降低，严重时将引起元器件损伤。对于隔离性能差的系统，还将导致信号间互相干扰，引起共地系统总线回流，造成逻辑数据变化、误动和死机。
3.4 皮带沿线警铃、拉绳、跑偏、打滑等检测设备故障。由于皮带沿线警铃、拉绳、跑偏、打滑等检测设备安装在皮带沿线，且清理栈桥卫生采用工业水冲洗，容易造成绝缘下降，设备损坏。
3.5 程序设计流程故障。程序设计未考虑现场设备实际情况进行必要优化，如对皮带附属设备采用常电平启停，在操作人员未点击停止指令时，容易造成检修设备一送电源设备就启动，严重威胁人身及设备安全；对部分距离长，中间转接多的信号未进行数字滤波处理，往往会无法避免信号干扰。
4、提高输煤程控系统可靠性的措施
针对上述归纳的原因，在实际设备检修维护中，需要针对不同问题进行解决。主要解决措施如下： 4.1提高PLC及各I/O站工作可靠性。主要措施：（1）采用双机热备用模式。由于输煤系统在机组满负荷时，长期处于运行状态，且随着自动化水平的提高，现场巡检人员不断减少，一旦发生PLC主机故障，皮带及各辅机设备将失去控制，严重威胁到设备及人身安全，为确保整个控制系统处于可控状态，需要设置双机冗余备用；（2）改善PLC模件工作环境并定期吹灰。由于输煤系统扬尘大，容易造成模件积煤粉，各远程I/O站处于栈桥现场，现场温度变化大、潮气大、振动大，需要对各远程I/O站小室进行密封防尘处理，并加装空调器，以确保各I/O模块工作于合适环境中，同时应制定周期性清扫计划，对各PLC模块及底板进行吹灰，并检查接线是否牢固。（3）定期检查电源是否稳定。电源波动产生干扰容易造成PLC死机、I/O模块异常，需要定期检查电源电压是否在允许数值内，电源接地是否牢固。4.2提高通信可靠性。（1）尽量采用光纤通信，由于光纤具备强大抗电磁干扰，且铺设距离长，可以有效避免各类电磁干扰；（2）如果采用同轴电缆通信，在电缆各中间接头应采用防护等级高的接线盒密封，同时两端进行必要固定，我厂一期程控系统采用同轴电缆通信，每100米一个中间接头，经常出现通信异常报警，甚至发生过多次通信中断，严重影响设备使用，经过加装接线盒后，取道很好效果。（3）铺设通信电缆时应尽量避开强电电缆，并尽量减小弯曲半径。
4.3提高反馈信号回路可靠性。（1）进行信号隔离。现场设备与I/O模块之间的开关量信号经继电器隔离，使现场I/O信号与PLC设备在电路上分开，可达到以下目的：第一，采用继电器隔离后，继电器动作功率较大（大于1W）而现场干扰信号仅有足够的电压而没有足够的电流，难以使继电器动作，从而有效解决了输入回路的抗干扰问题；第二，继电器耐过电压、地电流冲击的能力较强，可避免引入过压、过流信号而损坏PLC模块；第三，切断干扰噪声的通道，避免形成接地环路引入的电位差。（2）避免同根电缆交直流电源混用。同根电缆内电磁干扰大，容易造成信号异常，引起故障。（3）对I/O信号应采用完全屏蔽的信号电缆，并且电缆的金属屏蔽层也只有一点接地。接地和屏蔽结合起来使用即可解决大部分干扰问题，提高系统的可靠性。
4.4提高皮带沿线警铃、拉绳、跑偏、打滑等检测设备工作可靠性。主要采取措施：（1）采用防护等级高的设备。报警警铃更换为防护等级IP65以上的声光报警器，可以有效防止普通警铃容易进水烧毁故障；（2）拉绳及跑偏开关应采用防护等级高设备，同时在每个设备应加装一接线盒，（3）打滑开关检测应进行采用非接触式检测方式 4.5优化程序设计流程。（1）
（5）软件容错。由于输煤系统现场环境恶劣，干扰信号较多，I/O信号传送距离也较长，常常会使传送的信号有误。为提高系统运行可靠性，使PLC在信号出错的情况下能及时发现错误，并能排除错误的影响继续工作，在程序编制时可采用软件容错技术。例如：在目前现场设备信号不完全可靠的情况下，对于非严重影响设备运行的故障信号（如皮带的打滑、跑偏信号），在程序中采取不同时间的延时判断，以防止输入接点抖动而产生“伪报警"。若延时后信号仍不消失，再执行相应动作。
5、结束语
输煤程控系统由于现场环境恶劣，现场存在各种干扰，设备范围广，各种因素时刻影响着其运行可靠性，只要在实际工作中不断进行分析总结，并在设备例行维护中采取有针对性的改进措施，合理有效地消除各种不利于设备健康运行因素，才能切实有效地提高系统的可靠性。
提高输煤程控系统运行可靠性的探讨 篇2
PLC是80年代发展起来的一种新型的电器控制装置，它的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞越。它将传统的继电器控制技术和计算机控制技术融为一体，具有灵活通用、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、功能强大、易于实现机电一体化等显著优点，已经广泛应用于工业生产的各种自动控制过程中。
电厂输煤系统是电力生产过程中非常重要的外围辅机系统，输煤控制系统具有控制设备多、工艺流程复杂、设备分散等特点，沿线环境条件恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等都比较严重，传统的强电集中控制方式已不能适应大型火电厂输煤系统自动化的要求，PLC程控方式由于其自身优点，目前在国内大型火电厂输煤系统中已逐渐取代常规的强电集中控制方式，成为大型火电厂输煤程控系统的核心。国电开远发电有限公司的输煤程控系统中，PLC的优良性能得到充分体现。2 系统概述
国电开远发电有限公司(2*300MW)输煤程序自动化控制系统，包括程控和监控两大部分，用于操作员在燃运集中控制室内实现对整个输煤系统的控制和监视。该程控系统主要由PLC程控系统和工业电视监控系统两部分组成。工业电视监控系统主要是用于程控运行人员在集控室监视现场设备工况，且工业电视监控系统可实现与PLC程控系统之间的报警联锁，即当某个监视区域发生故障报警时监视系统可自动切换到该监视点，从而实现在最短的时间内观察到现场故障情况，及时掌握重要信息，为系统的操作、维护提供了极大方便。3 系统组成 3.1 PLC程控系统
提高输煤程控系统运行可靠性的探讨 篇3
宋顺一，陈启胜
（深圳妈湾发电总厂，广东深圳 518052）
［摘 要］ 主要介绍了妈湾发电总厂针对300 MW汽轮发电机“三机”励磁系统运行中暴露出的运行可靠性较低问题所采取的几点技术改进措施，如HWTA稳压电源、保护限制逻辑和备用励磁切换等回路改造方案。
［关键词］ 自动励磁调节器；稳压电源；保护及限制；备用励磁自动切换
妈湾发电总厂是90年代初新建投产的4×300MW的火力发电厂，发电机均为哈尔滨电机厂生产的QFSN－300－2型汽轮发电机，励磁系统采用三机励磁接线方式，配HWTA型励磁调节器。备用励磁调节采用400 Hz感应调压器和隔离变压器经二极管全波整流等部件组成。
通过统计7年来的故障情况（见表1），可以看出：我厂发电机励磁系统故障主要出现在励磁调节器上，而AVR稳压电源故障占40％，限制和保护误动作共计40％。针对这些问题采取了改进措施。稳压电源的改造
1．1 设计不同电源供电
原励磁调节器是由双路400 Hz供电的。稳压电源的输入电压接电源变压器的副边，原边接副励磁机电压，实际上是1路交流供电。如果这路电源故障，励磁调节器将失去工作电压，这是非常危险的。因此将1路直流逆变电源通过二极管与400 Hz稳压电源的输出端并联，从而提高了电源工作的可靠性。1．2 选用可靠性高的逆变电源
在4号机组大修中，将原来运行极不稳定的2路电源换成辽宁朝阳电源厂生产的军工级的逆变电源，型号分别为4NIC－QZ45／15V／3A；4NIC－FD45／15V／3A。1路接400 Hz电源变压器的输出，另1路接厂用220 V直流。从近几个月的运行效果来看，更换后的逆变电源运行比较可靠，电压没有任何波动（见图1）。
1．3 更换稳压电源部分元器件
·励磁调节器原稳压电源使用ZL－1A型整流桥，平均使用寿命不到半年，将其更换成整流功率大，发热温升小，性能较稳定的ZL－3A型整流桥后，平均使用寿命提高3到4倍。
·对使用WB－724H型稳压管的电源调节板，在集成块的4－8号脚之间加1个0．01μF的电容后，稳压电源±15 V输出纹波电压由原来的40 mV下降到3．5 mV，稳定效果明显。
·对使用IC-317型稳压管的电源调节板，在其表面加装1块约是其面积2～3倍的金属片散热，可使集成块表面温度从42℃下降到28℃（用红外线测温仪现场实测稳压集成块表面温度）。
·将稳压电源调节板中可调电阻由原来的100Ω／1．0 W，型号为WX－1．0换成WX－2．5型，从而消除可调电阻因接触不良、质量不好带来稳压电源输出不稳的问题。对限制和保护的改进
HWTA励磁调节器具有高起始特性，一般均配有过励磁保护、最大励磁电流限制和三级瞬时电流限制保护。原设计为主励磁机的励磁电流达到过励保护定时限整定值或瞬时3段整定值时直流跳开发电机并灭磁。从原出口跳闸逻辑电路图可以看出Q2、Q4三极管的重要性，其中1个损坏就会造成大型发电机与系统解列。为此，对HWTA的原有回路进行了改进，如跳闸出口回路加启动闭锁。
根据HWTA厂家资料，一般现场AVR限制保护定值如下：
最大励磁限制
MEL＝1．05～1．1 pu
过励保护
OXP＝1．2 pu 瞬时电流限制Ⅲ
ICL＝2．2 pu
主励转子电流经3个分流器接入AVR的3个DC／DC变送器。从各保护限制整定值可以看出：当过励保护K22继电器或瞬时电流限制Ⅲ段K16继电器动作时，K10和K20继电器均先已动作，因此，将K10、K20继电器接点作为闭锁元件接入出口跳闸回路。设计电路如图2，增加K22和K16动作报警信号，判别保护和限制是否处于完好状态。自动投入回路改进方案
我厂4台机组励磁系统的一次接线如图3所示。
工程设计时考虑的运行方式为：发电机并网AVR正常运行时，41E开关合上，400 Hz备用励磁调节回路交流侧隔离刀闸FK合上，直流输出电压为零，直流侧QF开关断开，备励1路处于热备用状态。当运行人员发现AVR故障先兆时，由运行人员手合QF开关，再调节备励输出电压，然后再断开AVR交流侧41E开关。这种人工手动切换方式，在多数AVR故障时，难以起到避免发电机失磁的作用，应尽量解决备用励磁装置的自动投入问题。解决的思路是：
（1）AVR正常运行时，备励手动大致跟踪AVR的输出；
（2）由发变组失磁保护判别AVR故障先分开41E开关，利用41E控制把手位置不对应来合备励QF开关；
（3）发变组保护动作时跳开发电机，同时跳41开关及QF开关并闭锁备励自投回路；
（4）发变组保护加装发电机过电压保护，具体接线见图
3、图4。
利用发电机带自动励磁调节器的实际转子电压测出对应的备励空载电压值，从而得到1条跟踪曲线，运行人员只要参照曲线适当调整即可。结束语
（1）HWTA型励磁调节器原设计上就存在着一些缺陷，例如励磁调节的公用部分出现故障，低励限制器不能限制；调节器DC通道运行中发生失磁，低励限制也不起作用。这些问题在妈湾电厂4台机组上已作了合理的改进，效果明显。
（2）即使使用微机励磁调节器，仍可沿用上述设计思想。